黑水虻替代鱼粉对锦鲤生长和健康状况的影响

刘兴,孙学亮,李连星,张扬,陈继楚,仲雨浓,尚东维,陈成勋

(1.天津农学院水产学院,天津300384;2.天津市宝坻区里自沽农场,天津301809)

黑水虻替代鱼粉对锦鲤生长和健康状况的影响

刘兴1,孙学亮1,李连星1,张扬1,陈继楚1,仲雨浓1,尚东维2,陈成勋1

(1.天津农学院水产学院,天津300384;2.天津市宝坻区里自沽农场,天津301809)

为研究黑水虻Hermetia illucens替代鱼粉对锦鲤Cyprinus carpio生长性能、血浆与组织生化指标的影响,选取初始平均质量为51.2 g的锦鲤270尾,随机分为3组,每组设3个重复,每个重复放30尾,分别投喂以黑水虻替代鱼粉的0(H1组)、50%(H2组)、70%(H3组)饲料30 d。结果表明：黑水虻替代鱼粉对锦鲤增重率、肥满度、肝体比、体型均无显著性影响(P＞0.05);黑水虻替代鱼粉时,锦鲤血浆谷丙转氨酶(GPT)活力显著降低(P＜0.05),但血浆和肝胰脏超氧化物歧化酶(SOD)活力显著增强(P＜0.05),肝胰脏丙二醛(MDA)含量显著降低(P＜0.05)。研究表明,黑水虻可增强锦鲤抗氧化性和抗病能力,且黑水虻替代鱼粉的比例不宜超过70%。

黑水虻;锦鲤;鱼粉;生化指标;生长性能

黑水虻Hermetia illucens又称光亮扁角水虻,隶属于昆虫纲Insecta、双翅目Diptera、水虻科Stratiomyidae、扁角水虻属Hermetia latreille,在全球热带和亚热带大部分地区均有分布。黑水虻幼虫在自然界分布较广、资源丰富、养殖难度较低,市场价位比鱼粉便宜50%以上[1-3],因此,黑水虻蛋白作为饲料原料受到了广泛地关注[4-5]。Sheppard等[6]发现,用黑水虻幼虫作为饲料养殖牛蛙,其产量较高且死亡率显著下降。黑水虻作为动物饲料蛋白具有蛋白含量及利用率高、成本低等优势,可提高动物机体免疫力。目前,水产动物饲料中将黑水虻作为蛋白的研究较少,将其用于提高观赏鱼观赏价值及免疫抗病力方面的研究也较为缺乏。本试验中,以黑水虻替代鱼粉喂养锦鲤30 d,检测其对锦鲤生长性能和抗氧化指标的影响,以期为更好地提高锦鲤观赏价值以及抗病能力提供数据支撑,也为探究黑水虻作为锦鲤免疫增强剂提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验鱼由天津市野龙港水产科技发展有限公司提供,体质量为(51.20±3.24)g,体长为(6.72±1.50)cm。黑水虻幼虫由天津市宝坻区里自沽农场提供。

1.2 方法

1.2.1 试验饲料的制备 将黑水虻幼虫经过烘干粉碎处理并通过80目筛,然后将黑水虻分别按替代鱼粉的0(对照)、50%、70%与饲料原料混合后,用制粒机挤压成颗粒料,自然烘干7 d至水分为12%左右,于室温密封保存,饲料配方和营养成分含量见表1。

1.2.2 试验设计 随机挑选健康锦鲤270尾进行试验,试验分3组,每组设3个重复,每个重复放30尾锦鲤,共用9个200 L(700 mm×510 mm×450 mm)的PE塑料箱,用基础饲料驯化7 d,待摄食正常后开始试验。试验期间,每天投喂3次,投喂量为鱼体质量的3%,每天换水1次,水温控制在进20～25℃。试验在天津农学院水产学院循环水养殖实验室进行,试验周期为30 d,试验期间无锦鲤死亡。

采样前停食24 h,从每箱采样3尾,每组内混样处理,尾静(动)脉采血,用肝素抗凝,于4℃下以4500 r/min离心15 min,制备血浆,测定其谷丙转氨酶(GPT)、谷草转氨酶(GOT)、葡萄糖(GLU)、总胆固醇(CHOL)、甘油三酯(TG)、白蛋白、溶菌酶(LZM)、碱性磷酸酶(AKP)含量。然后解剖,取其肝胰脏、头肾、中肾、脾脏组织,装入封口塑料袋后置于超低温冰箱(-80℃)中保存备用。

组织样品测定前用匀浆器研磨,按质量体积比为1 mg∶9 mL加入预冷的纯水,用玻璃匀浆器匀浆,制成10%匀浆液,于4℃下以4500 r/min离心30 min,取上清液,测定各组织的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活力及丙二醛(MDA)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH)含量。

表1 3种试验饲料的组成及营养水平(风干基础)Tab.1 Ingredient and nutrient levels of basal diets(air dry basis)w/%

1.2.3 锦鲤生长性能指标的计算 鱼体的增重率、增长率、体长尾柄长比、肥满度、肝体比分别按以下公式计算：

1.2.4 锦鲤血浆组织生理生化指标的测定 本试验中,血浆生理生化指标及各组织中的蛋白含量均采用南京建成生物工程技术研究所提供的试剂盒进行测定。

1.3 数据处理

用Excel 2007软件对试验数据进行统计处理,试验结果用平均值±标准差(mean±S.D.)表示。采用SPSS 19.0软件进行单因素方差分析,用Duncan法进行多重比较,显著性水平设为0.05。

表2 黑水虻对锦鲤生长性能指标的影响Tab.2 Effects of Hermetia illucens on growth of koi carp Cyprinus carpio

2 结果与分析

2.1 黑水虻对锦鲤生长的影响

从表2可见,随着饲料中黑水虻替代鱼粉含量的升高,锦鲤的增重率、体长增长率、肥满度、体长/尾柄长均呈增大的趋势,均以H3组最高,而肝体比则呈先减小后增大的趋势,但各组间均无显著性差异(P＞0.05)。养殖期间无锦鲤死亡。

2.2 黑水虻对锦鲤部分血浆生理生化指标的影响

由表3可知：随着黑水虻替代鱼粉含量的升高,GOT和LZM活力呈先下降后升高的趋势,TG含量呈先升高后下降的趋势,GLU、CHOL、ALB含量和AKP活力呈升高的趋势,GPT活力则呈下降的趋势;除H2组GOT活力和LZM含量略低于对照组外,其余试验组各指标均高于对照组,均以H3组最高(除GPT、TG指标外);但仅H3组的GPT、GLU、ALB指标显著高于对照组(P＜0.05),其余试验组各指标均无显著性差异(P＞0.05)。

表3 黑水虻对锦鲤血浆中部分生理生化指标的影响Tab.3 Effect of Hermetia illucens on indicators in plasma of koi carp Cyprinus carpio

2.3 黑水虻对锦鲤SOD活力的影响

由表4可见：随着黑水虻替代鱼粉含量的升高,血浆、肝胰脏、头肾、脾脏中SOD活力均呈升高的趋势,中肾中SOD活力呈先下降后升高的趋势;除H2组中肾SOD活力略低于对照组外,其余试验组各组织及血浆SOD活力均高于对照组,且以H3组最高,但仅H3组血浆和肝胰脏中SOD活力显著高于对照组(P＜0.05),其余各组均无显著性差异(P＞0.05)。

表4 黑水虻对锦鲤各组织及血浆SOD活力的影响Tab.4 Effect of Hermetia illucens on SOD activity in various tissues and plasma of koi carp Cyprinus carpio

2.4 黑水虻对锦鲤CAT活力的影响

由表5可见：随着黑水虻替代鱼粉含量的升高,血浆中CAT活力呈升高的趋势,脾脏中CAT活力呈降低的趋势,其余组织酶活力均呈波动变化;各试验组血浆、肝胰脏中CAT活力均高于对照组,均以H3组酶活力最高,头肾和脾脏中CAT活力均低于对照组,但各组间CAT活力均无显著性差异(P＞0.05)。

表5 黑水虻对锦鲤各组织及血浆CAT活力的影响Tab.5 Effect of Hermetia illucens on CAT activity in various tissues and plasma of koi carp Cyprinus carpio

2.5 黑水虻对锦鲤MDA含量的影响

由表6可见：随着黑水虻替代鱼粉含量的升高,血浆和各组织中MDA含量均呈降低的趋势;各试验组MDA含量均低于对照组,均以H3组最低,但仅H3组肝胰脏中MDA含量显著低于对照组(P＜0.05),其余组间均无显著性差异(P＞0.05)。

2.6 黑水虻对锦鲤GSH含量的影响

由表7可见：随着黑水虻替代鱼粉含量的升高,血浆中GSH含量呈升高的趋势,肝胰脏和头肾中GSH含量呈下降的趋势,中肾和脾脏中GSH含量呈波动变化;血浆中各试验组GSH含量均高于对照组,以H3组最高,且显著高于对照组(P＜0.05);各组织中GSH含量均低于对照组(除中肾H2组外),均以H3组最低(除脾脏组织外),但各组间均无显著性差异(P＞0.05)。

表6 黑水虻对锦鲤各组织及血浆MDA含量的影响Tab.6 Effect of Hermetia illucens on MDA contents in various tissues and plasma of koi carp Cyprinus carpio

表7 黑水虻对锦鲤各组织及血浆GSH含量的影响Tab.7 Effect of Hermetia illucens on GSH contents in various tissues and plasma of koi carp Cyprinus carpio

3 讨论

3.1 黑水虻对锦鲤生长的影响

Cowey[7]在评价鱼类蛋白营养需求时指出,生长是优先考虑的指标,蛋白含量和种类均会影响鱼的生长。本试验中使用黑水虻替代不同含量的鱼粉饲料投喂锦鲤一个月,存活率均为100%,说明黑水虻对锦鲤的饲喂效果较好。胡俊茹等[8]研究表明,黑水虻幼虫粉替代鱼粉对黄颖鱼幼鱼存活率影响不显著,增重率在替代30%时无显著性差异,当替代量超过30%时,增重率显著降低。梅琳等[9]研究表明,蛹肽蛋白替代鱼粉时,随替代量的增加大菱鲆的肥满度和肝体比均呈先升高后降低趋势,但各组间无显著性差异。本试验结果表明,增重率、体长增长率和肥满度均呈逐渐上升的趋势,且均在替代70%鱼粉时生长性能最好,本试验中与以往其他蛋白源替代不同,在黑水虻替代50%、70%鱼粉组时,对锦鲤的生长性能、体长/尾柄长无显著性影响。李华等[10]研究蝇蛆蛋白在水产中应用时发现,不同水平的蝇蛆蛋白替代鱼粉可显著影响增重率和肥满度,与本试验结果有差异,原因可能是本试验周期较短所致。

肝指数是评价鱼体健康程度的重要指标,较低的肝指数表明鱼体的肝脏负荷在其自身肝功能调节的可控范围内[9]。本研究结果表明,黑水虻替代鱼粉对试验鱼的肝体比虽影响不显著,但试验鱼的肝体比较对照组呈下降趋势,在H2组的黑水虻替代50%鱼粉时,锦鲤肝体比最低,说明在黑水虻替代50%鱼粉时锦鲤的肝功能调节能力较对照组和替代鱼粉70%时强。林仕梅[11]、刘匆[12]、陈壮[13]、李百安等[14]的研究表明,某些蛋白替代品对水产动物肝体比不会产生显著影响,与本试验结果一致。

3.2 黑水虻对锦鲤部分血浆生理生化指标的影响

鱼类的生化指标能够体现出鱼类的生理健康状况,也是判断疾病的主要依据之一。GPT和GOT是生物体内最重要的转氨酶[15],GPT活性能够反映肝功能的高低,GOT活性则反映心肌器官组织的机能,当肝脏受到损伤时,GPT、GOT活性会提高[16]。本研究结果表明,GPT活性随黑水虻替代鱼粉含量的升高而下降,且在黑水虻替代70%鱼粉时氨基酸的代谢活动显著减弱,反映出黑水虻对肝脏具有保护作用,这和Li等[17]的研究结果相似,而GOT活性呈先降低后升高趋势,但各组间无显著性差异。这表明,黑水虻对锦鲤血浆的GPT、GOT有抑制作用。胡俊茹等[8]在研究黄颡鱼血清生理生化指标时也发现,黑水虻能显著降低黄颡鱼血清的GPT。

GLU含量可作为机体营养供给状况的指标,在一定范围内,GLU的降低和升高可以反映鱼体的消化吸收能力,从而反映鱼体的健康情况[18]。本试验结果表明,黑水虻替代50%、70%鱼粉时,锦鲤血浆中GLU含量显著高于对照组,说明黑水虻替代鱼粉时,鱼体的消化吸收能力显著增强。同样,鱼体的血脂水平也是其体内碳水化合物代谢和脂肪代谢水平的主要生化指标,在鱼体血脂内以CHOL和TG为主,本试验中CHOL含量随黑水虻替代鱼粉含量的增加虽呈上升趋势,但无显著性差异。乔永刚[19]、梅琳[20]的研究表明,用蝇蛆蛋白和蛹肽蛋白替代鱼粉,对水产动物血糖和血脂均有一定影响,分析与本试验结果不同的原因,可能是黑水虻自身带有油脂量大于预测值(表1)。本试验中,随黑水虻替代鱼粉含量的增加,TG含量呈先升高后降低的趋势,但影响不显著。白蛋白是由肝脏合成,主要维持血管胶体渗透压。作为内源性氨基酸的营养源,白蛋白在医学上通常作为衡量肝脏功能的常规指标。本试验中,随黑水虻替代鱼粉含量的增加,白蛋白含量呈上升趋势,当黑水虻替代70%鱼粉时,与对照组相比白蛋白含量显著增高。这表明,黑水虻替代鱼粉可增加肝脏对白蛋白的合成效率,也反映出黑水虻替代鱼粉能更好地维持锦鲤肝脏功能稳定。

3.3 黑水虻对锦鲤血浆中部分非特异性免疫指标的影响

LZM为鱼体血浆内的主要非特异性免疫因子之一,是鱼体生理防御的重要衡量标志,LZM作为非特异性免疫系统的主要组成部分,非特异性免疫防御功能可通过LZM活性直接反映出来[21-23]。本试验中,替代组较对照组LZM活性无显著性变化。AKP是一种含锌且对底物专一性较低的磷酸单酯水解酶,当肝脏受到损伤时会引起血浆AKP活性明显升高[24]。本试验中,替代组较对照组AKP活力无显著性差异,表明黑水虻替代鱼粉时,对锦鲤肝脏无明显影响。

3.4 黑水虻对锦鲤组织和血浆的CAT、MDA、SOD、GSH指标的影响

鱼体内有天然的抗氧化系统去除自由基,以维持正常的生理功能,其中包括CAT、SOD和GSH等抗氧化酶[25]。其中,SOD活性的高低能间接反映机体的自由基清除能力,对机体的氧化和抗氧化平衡起着至关重要的作用,能够清除超氧阴离子自由基(O-2)保护细胞免受损伤[26]。MDA作为一种机体脂质过氧化的天然产物,间接反映了机体细胞受自由基攻击的严重程度,其数值越大损伤程度越高[27]。CAT催化H2O2分解成H2O和O2,达到清除H2O2的作用[28]。GSH是机体内广泛存在的一种主要催化过氧化氢分解的酶,可以起到保护细胞膜结构和功能完整的作用。

本试验中,黑水虻替代鱼粉组血浆的SOD、 CAT活性、GSH含量均高于对照组,以替代70%鱼粉时血浆中的SOD活性最高、MDA含量最低,其中肝胰脏的MDA含量比对照组肝胰脏显著降低。这表明,黑水虻对锦鲤血浆、肝胰脏、头肾、中肾、脾脏中MDA具有抑制作用,对血浆中SOD、CAT、GSH含量具有促进作用。胡俊茹等[8]在以黑水虻幼虫粉替代鱼粉对黄颡鱼幼鱼生长性能、体组成和血清生化指标的影响试验中也得到同样结果。

综上所述,用黑水虻替代鱼粉在短期内不会对锦鲤生长和体型造成影响,用黑水虻替代鱼粉对锦鲤血浆中谷丙转氨酶、谷草转氨酶有抑制作用,可提高锦鲤的抗氧化能力。

[1] Hale O M.Dried Herruetia illuceus larvae(Diptera：Stratioruyidae) as a feed additive for poultry[J].J Georgia Entomol Soc,1973,8：16-20.

[2] Newton G L,Booram C V,Barker R W,et al.Dried Hermatia illucens larvae meal as a supplement for swine[J].Journal of Animal Science,1977,44(3)：395-400.

[3] Furman D P,Young R D,Catts E P.Hermetia illucens(Linnaeus) as a factor in the natural control of Musca domestica Linnaeus[J]. Journal of Economic Entomology,1959,52：917-921.

[4] Callan E.Herruetia illucens(L.)(Diptera,Stratiomyidae),a cosmopolitan American species long established in Australia and New Zealand[J].Entomol Mo Magazine,1974,10(9)：232-234.

[5] Too S I,Currin T A,Johnson M G,et al.The nutritional value and microbial content of dried face fly pupae(Musca autmnnalis(De Geer)),when fed to chicks[J].Poultry Science,1980,59(11)：2514-2518.

[6] Sheppard D C,Newton G L,Thompson S A,et al.A value added manure management system using the black soldier fly[J].Bioresource Technology,1994,50(3)：275-279.

[7] Cowey C B.Nutrition：estimating requirements of rainbow trout [J].Aquaculture,1992,100(1-3)：177-189.

[8] 胡俊茹,王国霞,黄燕华,等.黑水虻幼虫粉替代鱼粉对黄颡鱼幼鱼生长性能、体组成和血清生化指标的影响[C]//中国畜牧兽医学会动物营养学分会第七届中国饲料管养学术研讨会论文集.郑州：中国畜牧兽医学会动物营养学分会,2014.

[9] 梅琳,周慧慧,麦康森,等.蛹肽蛋白替代鱼粉对大菱鲆(Scophthalmus maximus L.)幼鱼生长、饲料利用、消化代谢酶及免疫性能的影响[J].渔业科学进展,2015,36(3)：85-92.

[10] 李华,李立军,黄卫,等.蝇蛆粉在水产饲料中的应用研究[J].饲料工业,2014(21)：70-73.

[11] 林仕梅.奥尼罗非鱼对植物蛋白源利用及提高利用率途径的研究[D].青岛：中国海洋大学,2008.

[12] 刘匆.南方鲶和鲶的蛋白质、脂肪营养生理研究[D].青岛：中国海洋大学,2013.

[13] 陈壮.鲈鱼中、后期饲料蛋白质需求量及最适蛋能比的研究[D].上海：上海海洋大学,2013.

[14] 李百安,冷向军,李小勤,等.罗非鱼饲料中花生粕和发酵花生粕替代鱼粉的效果研究[J].大连海洋大学学报,2016,31 (1)：50-57.

[15] 曹丽萍,贾睿,丁炜东,等.建鲤急性肝损伤模型的建立及当归提取物的保肝和抗氧化作用研究[J].大连海洋大学学报, 2012,27(6)：551-557.

[16] 吴小兰,刘先洲.脂肪肝与谷丙转氨酶、血糖及血脂的相关性分析[J].公共卫生与预防医学,2007,18(4)：10-12.

[17] Li W J,Ai Q H,Mai K S,et al.Effects of dietary amino acid patterns on growth and protein metabolism of large yellow croaker (Larimichthys crocea)larvae[J].Aquaculture,2013,406-407：1-8.

[18] 杨阳.桑叶对罗非鱼生长、代谢及品质的影响[D].重庆：西南大学,2015.

[19] 乔永刚.鱼类饲料中蝇蛆培养物替代鱼粉的研究[D].青岛：中国海洋大学,2014.

[20] 梅琳.蛹肽蛋白作为大菱鲆幼鱼饲料新型蛋白源的综合评估[D].青岛：中国海洋大学,2014.

[21] 邢思华.溶菌酶在异育银鲫和草鱼饲料中的应用研究[D].上海：上海海洋大学,2012.

[22] 王兴强,曹梅,阎斌伦.水产动物溶菌酶研究概况[J].渔业现代化,2006(2)：43-44.

[23] 崔培,范泽,李建,等.饲料中添加白藜芦醇对血鹦鹉肝脏生化指标的影响[J].大连海洋大学学报,2015,30(2)：203-206.

[24] 田娟,施志仪.碱性磷酸酶在大菱鲆不同组织的表达及其与甲状腺激素的关系[J].中国水产科学,2011,18(1)：208-213.

[25] Zheng B H,Lei K,Liu R Z,et al.Integrated biomarkers in wild crucian carp for early warning of water quality in Hun River, North China[J].Journal of Environmental Sciences,2014,26 (4)：909-916.

[26] 董亮,何永志,王远亮,等.超氧化物歧化酶(SOD)的应用研究进展[J].中国农业科技导报,2013,15(5)：53-58.

[27] Cobbina S J.Study on the toxicity of low concentration individual and mixtures of four kinds of heavy metals on mice and zebrafish (Danio rerio)embryos[D].Zhenjing：Jiangsu University,2015.

[28] David M,Munaswamy V,Halappa R,et al.Impact of sodium cyanide on catalase activity in the freshwater exotic carp,Cyprinus carpio(Linnaeus)[J].Pesticide Biochemistry and Physiology, 2008,92(1)：15-18.

Effects of dietary fish meal replaced by Hermetia illucens meal on growth and health of koi cap Cyprinus carpio

LIU Xing1,SUN Xue-liang1,LI Lian-xing1,ZHANG Yang1,CHEN Ji-chu1, ZHONG Yu-nong1,SHANG Dong-wei2,CHEN Cheng-xun1
(1.College of Fisheries,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384,China;2.Lizigu Farm of Baodi,Tianjin 301809,China)

A 30 day feeding trial was conducted to investigate the effects of dietary fish meal replaced by Hermetia illucens meal on growth performance,body composition and plasma biochemical indices of koi carp Cyprinus carpio. A total of 270 individuals with an average body weight of 51.2 g were randomly assigned into 3 groups with 3 replicates per group and 30 fish per replicate and fed three diets containing 0(H1),50%(H2),and 70%(H3)of fish meal replaced by Hermetia illucens meal on basal diet basis.The results showed that there was no significant difference in weight gain rate,condition factor,hepatosomatic index,and shape among all groups(P＞0.05).Glutamic-pyruvic transaminase(GPT)and glutamic-oxalacetic transaminase(GOT)activities were significantly inhibited in plasma of the koi carp fed the diets containing high Hermetia illucens meal(P＜0.05),with high GOT activity in the fish fed the diet containing 70%fish meal replaced by Hermetia illucens meal.There was significantly higher activity of superoxide dismutase(SOD)in plasma and hepatopancreas in groups H2 and H3 than that in the control group(P＜0.05).However,the koi in groups H2 and H3 had significantly lower malondialdehyde(MDA) content in hepatopancreas than the fish in the control group did(P＜0.05).The findings indicate that Hermetia illucens meal leads to improve oxidation resistance and disease resistance in koi carp,and suggeste that fish meal replaced by maggot meal should not be more than 70%in diets.

Hermetia illucens;Cyprinus carpio;fish meal;biochemical index;growth performance

S965.8

A

10.16535/j.cnki.dlhyxb.2017.04.008

2095-1388(2017)04-0422-06

2016-11-28

国家“星火计划”项目(2014GA610001);农委科技成果转化预推广项目(201501200);天津市科技计划项目(16ZXBFNC00060);天津市科技支撑计划重点项目(14ZCZDNC00010,14ZCDGNC00029);天津市应用基础与前沿技术研究计划(重点项目)(13JCZDJC29200);天津市高等学校创新团队基金资助项目(TD12-5018)

刘兴(1993—),男,硕士研究生。E-mail：454737714@qq.com

陈成勋(1967—),男,研究员。E-mail：ccxnxy@163.com